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Spanning Tree Protocol

Einführung

Das Spanning Tree Protocol (STP) ist ein fundamentales Netzwerkprotokoll (IEEE 802.1D), das in Ethernet-Netzwerken Schleifen (Loops) bei redundanter Verkabelung verhindert. Es blockiert temporär redundante Pfade, um Broadcast-Stürme zu vermeiden, und aktiviert diese bei Ausfällen automatisch (Failover), wodurch eine Baumstruktur entsteht.

Ziele

  • Spanning Tree Protokoll erklären können
  • 802.1D in redundanten Netzwerken aktivieren
  • Beobachten und erläutern des Standardverhalten des Spanning Tree Protocol (802.1D).
  • Beobachten der Reaktion auf eine Änderung der Topologie.

Kompetenzzuordnung

NWTK Switching und Routing

  • grundlegende Switchingaufgaben erklären und in kleinen Netzwerken einsetzen sowie die Problematik von Netzwerkschleifen erläutern

Voraussetzungen

  • Packet Tracer installiert
  • Grundlagen Switching und OSI Layer 2 aus dem 1. Jahrgang wiederholt

Detaillierte Aufgabenbeschreibung

Verkabeln Sie ein Netzwerk, das dem im Topologiediagramm dargestellten ähnelt.

Verbinde alle Switches mittels Trunk Ports.

Jeder vorhandenen Switch kann verwendet werden, sofern er über die im Topologiediagramm gezeigten Schnittstellen verfügt.

Die in diesem Labor gezeigte Ausgabe basiert auf Cisco 2960 Switches.

Gerät Interface IP
S1 VLAN 1 172.17.10.1/24
S2 VLAN 1 172.17.10.2/24
S3 VLAN 1 172.17.10.3/24
PC1 NIC / VLAN 10 172.17.10.21/24
PC2 NIC / VLAN 10 172.17.10.22/24
PC3 NIC / VLAN 10 172.17.10.23/24
PC4 NIC / VLAN 10 172.17.10.27/24

Aufgabe Grundkompetenz:

  • Netzwerkaufbau in Packet Tracer und Gerätegrundeinstellungen (siehe Abbildung)
  • STP aktivieren und überprüfen: STP ist auf Cisco-Switches standardmäßig aktiviert. Um den STP-Status zu überprüfen, verwenden Sie auf jedem Switch den folgenden Befehl: Switch1#show spanning-tree
  • Um Switch1 als Root-Bridge festzulegen, passen Sie dessen Prioritätswert an. Die Standardpriorität ist 32768; ein niedrigerer Wert erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass ein Switch als Root-Bridge fungiert. Geben Sie auf Switch1 folgenden Befehl ein: Switch1(config)#spanning-tree vlan 1 priority 4096
  • Testen Sie das Netzwerkverhalten, indem Sie eine der Verbindungen trennen (z. B. Switch2 von Switch1). Beobachten Sie, wie STP die Pfade neu berechnet und sicherstellt, dass keine Netzwerkschleifen vorhanden sind. Überprüfe die neue Topologie mit Switch1#show spanning-tree
  • Konnektivität wiederherstellen und überprüfen ob STP ordnungsgemäß wieder konvergiert.

Aufgabe Erweiterte Kompetenz:

Die Bandbreite aller Netze (Net A,..., Net E) sei 100Mbit/s (Kosten: 19). In der Tabelle sind die IDs der Brücken und die IDs der jeweiligen Ports angegeben.

Beantworte die folgenden Fragen für den Fall, dass Bridge 1 zunächst nicht angeschlossen ist.

  • Welche Brücke wird durch den Spanning-Tree-Algorithmus zur Root Bridge?
  • Berechne für alle Brücken die Pfadkosten zur Root Bridge.
  • Welche Ports werden als Root Ports ausgewählt?
  • Welche Ports werden Designated Ports? Welche Ports gehen in den Blocking-Status über?
  • Skizziere die resultierende logische Topologie.
  • Nun wird Bridge 1 angeschlossen. Was ändert sich bzgl. der Fragen zuvor? Wie sieht nun die logische Topologie aus?
  • Informiere dich über die Unterschiede zwischen dem ursprünglichen Spanning-Tree-Protokoll (STP) und dem Rapid-Spanning-Tree-Protokoll (RSTP) und nenne die wichtigsten Vorteile von RSTP.

Fragestellungen

Im Rahmen dieser Übung beantworte folgende Fragestellungen:

Grundlegend

  • Welches Hauptproblem in redundanten Layer‑2‑Netzwerken soll STP bzw. RSTP lösen?
  • Wie entscheidet STP, welcher Switch zur Root Bridge wird?
  • Welche Konsequenzen hat es für ein Netzwerk, wenn ein unerwünschter Switch zur Root Bridge wird?
  • Welche Rolle spielt die Bridge Priority bei der Wahl der Root Bridge?
  • Wie lange kann eine vollständige STP-Konvergenz im Worst-Case dauern und warum?
  • Wie wirkt sich eine Topologieänderung auf die MAC‑Address‑Tables der beteiligten Switches aus?
  • Warum können häufige Topologieänderungen zu Performance-Problemen führen?
  • Welche Symptome weisen auf einen STP‑Loop hin?

Erweitert

  • Welches Hauptproblem soll RSTP im Vergleich zu STP lösen?
  • Welche Port‑Rollen gibt es in RSTP und wie unterscheiden sie sich von STP?
  • Wie schafft es RSTP, die Konvergenzzeit drastisch zu verkürzen?
  • Wie reagiert RSTP bei einem Link‑Ausfall im Vergleich zu STP?
  • Welche Konvergenzzeiten sind bei RSTP typischerweise erreichbar?
  • Was passiert, wenn RSTP auf einen STP‑Switch trifft?

Abgabe

Die durchgeführten Tätigkeiten und gewünschten Elemente müssen in einem Protokoll zusammengefasst werden. Die Fragestellungen sollen ebenfalls in diesem Dokument bearbeitet werden.

Das Protokoll ist eingescannt als ein PDF File zusammen mit dem Packet Tracer Projektfile auf moodle abzugeben.

Bewertung

  • Gruppengröße: 1 Person
  • Maximale Punktezahl Grundkompetenz: 2
  • Zusätzliche Punkte erweiterte Kompetenz (vollständige GK ist Voraussetzung): 1
  • Maximale Punkteanzahl bei verspäteter Abgabe (<= 1 Woche): 1
  • Maximale Punkteanzahl bei verspäteter Abgabe (> 1 Woche): 0,5

Quellen

Pre-Read Material

Datei Typ Größe Geändert
📕 PreRead Material - Spanning Tree.pdf .pdf 772.14 KB 2026-05-05 06:42

Attachments

Ordner nicht gefunden: 2nd year/Spanning Tree/Attachments

b9bf93b May 05, 2026 08:41:16 by Berndt Sevcik